แผงโซล่าเซลล์ทำงานอย่างไร

แผงโซล่าเซลล์ใช้แสงจากดวงอาทิตย์เพื่อสร้างพลังงานให้กับบ้านเรือนต่างๆมากมาย

แผงโซล่าเซลล์ทำงานอย่างไร

ในความเป็นจริง แผงโซล่าเซลล์ไม่ได้อยู่ไกลตัวเราอย่างที่เข้าใจมาตลอด  สิ่งที่สังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุด น่าจะเป็นเครื่องคิดเลขที่เราใช้กันอยู่ทุกวัน  บางครั้งเรื่องเหล่านี้ดูเหมือนเวทมนต์ที่นำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้กับโทรทัศน์ หรือเครื่องซักผ้าของเรา ทั้งๆที่แผงโซล่าเซลล์ค้นพบมาเกือบ 200 ปีแล้ว โดยเป็นหลักการวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจซึ่งเรียกว่าโฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic) ที่แปลงพลังงานรูปแบบหนึ่งให้เป็นอีกรูปแบบหนึ่ง

วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นขุมพลังมหาศาลที่ให้พลังงานระดับ10 เดซิเลียน (เท่ากับ1 ตามด้วยศูนย์ 34ตัว) จูลต่อปี โลกทั้งใบรับพลังงานแสงแดดอย่างต่อเนื่องสม่ำเสมอทำให้โลกใบนี้เป็นสถานที่ที่น่าอยู่ และมีสภาพอบอุ่นเพียงพอให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ต่อไปได้ ดังนั้น จะเป็นประโยชน์มากขนาดไหนที่จะสามารถเปลี่ยนพลังงานบางส่วนให้อยู่ในรูปแบบที่เราสามารถใช้งานได้อย่างสะดวกมากยิ่งขึ้น

             โดยหลักการนั้น สิ่งที่พืชทำผ่านการสังเคราะห์แสง โดยใช้แสงเพื่อรวมคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศให้เป็นน้ำตาลที่พืชสามารถเผาผลาญเพื่อเจริญเติบโต  ในขณะที่แผงโซล่าเซลล์ที่เห็นบนหลังคาก็ทำสิ่งที่คล้ายคลึงกัน โดยแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า

 

 

 

 

ภาพนี้ แสดงให้เห็นว่าแผงโซล่าเซลล์ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ในบ้านของคุณอย่างไร

หลักการทำงานคือ   เมื่อแสงกระทบกับอะตอม อิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งรอบๆ อะตอมก็ดูดกลืนแสงเข้าไป ซึ่งจะทำให้พลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น สำหรับวัสดุบางชนิด (เช่น โลหะและซิลิกอนบางชนิด) พลังงานพิเศษนี้เพียงพอที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม ปล่อยให้มันเคลื่อนที่ภายในโครงสร้างผลึกวัสดุ หากคุณสร้างคริสตัลสองชั้น คุณสามารถใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ได้

 

ชั้นหนึ่งเรียกว่าสารกึ่งตัวนำชนิดN มีส่วนผสมทางเคมีคือ ฟอสฟอรัส ซึ่งมีคุณสมบัติในการสร้างอิเล็กตรอนขณะที่อีกชั้นหนึ่งมีส่วนผสมของโบรอนซึ่งต้องการดูดซับอิเล็กตรอน เรียกว่าสารกึ่งตัวนำชนิดP อิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่สามารถกระโดดข้ามรอยต่อ(เรียกว่า PN Junction) ของวัสดุทั้งสองนี้ได้อย่างง่ายดายดังนั้นจึงมีความแตกต่างกันของแรงดันไฟฟ้าระหว่างชั้นทั้งสอง หากคุณต่อวงจรเข้ากันในแต่ละด้านของแผงนี้ แรงดันไฟฟ้านั้นสามารถใช้จ่ายไฟฟ้าให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือชาร์จแบตเตอรี่ได้

 

เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์สร้างแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย โดยทั่วไปประมาณ 0.5โวลท์ และปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ขึ้นอยู่กับขนาดของเซลล์ หากคุณเชื่อมต่อหลายเซลล์เข้าด้วยกัน แรงดันไฟฟ้านี้ (โวลท์) จะเพิ่มขึ้นได้ ดังนั้น หากคุณต่อสายไฟแผงโซล่าเซลล์บนหลังคาเข้าด้วยกัน คุณก็จะสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้มาใช้ภายในบ้านได้อย่างสบาย

 

ในการทำงาน แผงโซล่าเซลล์จะผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แทนที่จะเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เหมือนกับที่ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าของเรา ดังนั้น เราต้องแปลงพลังงานจากแผงโซล่าเซลล์ก่อนจึงจะสามารถนำไปใช้กับเครื่องปรับอากาศ หรือ เตาไมโครเวฟของเราได้ 

 


 นอกเหนือจากปริมาณแสงที่จะนำมาผลิตกระแสไฟแล้ว  โซล่าเซลล์ยังมีข้อจำกัดการทำงานอื่นๆ อีกด้วย กล่าวคือ ในกระบวนการนี้ ปริมาณพลังงานที่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่ดูดซับแสงและจุดเชื่อมต่อระหว่างวัสดุทั้งสอง การออกแบบแต่ละส่วนมีผลต่อการดูดซับเฉพาะช่วงความยาวคลื่นแสงบางช่วงเท่านั้น(Wavelength)  ดังนั้นจึงมีแนวคิดในการออกแบบแผงโซล่าเซลล์แบบใหม่ขึ้นสามารถหลีกเลี่ยงข้อจำกัดเหล่านี้ได้โดยรวมวัสดุหลายอย่างไว้ด้วยกัน (เรียกว่าmultijunction cells) ที่สามารถดูดซับช่วงความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันเพื่อรับพลังงานที่มีอยู่ได้มากขึ้น

 

แผงโซล่าเซลล์มีราคาสูง แต่แนวโน้มราคาลดลงอย่างต่อเนื่อง

ในช่วงที่ผ่านมา แผงโซล่าเซลล์ไม่ได้มีราคาถูกนัก เพราะต้องการวัตถุดิบที่มีขนาดใหญ่และมีองค์ประกอบทางเคมีที่แม่นยำมาก ส่วนอื่นๆ ของระบบ (เช่น อุปกรณ์ควบคุม) ก็มีราคาแพงเช่นกัน เนื่องจากต้องสามารถรองรับพลังงานจำนวนมากได้ 

อย่างไรก็ตาม ราคาของแผงโซล่าเซลล์ก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง เพราะมีการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์และโรงงานใหม่ๆ ก็กำลังเปิดขึ้นเพื่อผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์อาจจะไม่สามารถทดแทนวิธีการผลิตไฟฟ้าแบบอื่นๆได้อย่างสิ้นเชิง แต่เราพิจารณาว่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่จะมีสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ 

LOOK 24 SOLAR CO.,LTD.

115/73 ซอยรามอินทรา 40 แยก 6
แขวงนวลจันทร์  เขตบึงกุ่ม กรุงเทพฯ 10230
Tel: 02-949-7844-5 Fax: 02-944-1512 Email: look24.notify@gmail.com | ID LINE : @look24

Contact Us :

LOOK 24 SOLAR CO.,LTD.
115/73 ซอยรามอินทรา 40 แยก 6 
แขวงนวลจันทร์ เขตบึงกุ่ม กรุงเทพฯ 10230
Tel. 02-949-7844-5 Fax: 02-944-1512 
Email: look24.notify@gmail.com 
LINE ID: @look24

เปิดทำการ:
วันจันทร์-วันเสาร์ เวลา 8.30-17.30 น.

หยุดทำการ:
วันอาทิตย์ และวันหยุดนักขัตฤกษ์

ติดตามเราผ่านช่องทางโซเชียลมีเดีย
Follow us on Social Media

Facebook | LINE

 

ได้รับเครื่องหมายรับรอง DBD Registered 
จากกรมพัฒนาธุรกิจการค้า กระทรวงพาณิชย์ 

กรมพัฒนาธุรกิจการค้า Trustmarkthai